CN108285949A - 一种金属铝脱氧剂及其制备方法 - Google Patents

一种金属铝脱氧剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，具体来说是一种金属铝脱氧剂及其制备方法。该脱氧剂由废铝灰制备而成，通过球磨、筛分得到铝灰渣，然后将铝灰渣放入压球机进行压制，固化，得到本发明金属铝脱氧剂。利用该方法制备脱氧剂，工艺简单，能够有效减少资源浪费，节约脱氧辅料的成本投入，实现废弃物的循环再利用，利用该方法得到的脱氧剂可以应用于炼钢厂钢包精炼、钢水净化工序，具有较强的脱氧、脱硫能力，可以广泛推广应用。

Description

一种金属铝脱氧剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体来说是一种金属铝脱氧剂及其制备方法。
背景技术
在当今的金属材料中，铝是仅次于钢的第二大金属材料。铝及其合金以质量轻、强度高的特点，具有良好的传导性、延展性和可再生性，广泛用于建筑、轻工、交通、航天和国防等领域，市场需求量越来越大，在整个国民经济建设中发挥着不可缺少的作用。在铝冶炼和成型的过程中，会产生多种的副产品，作为铝工业主要的副产品—铝灰，产生于所有铝及铝合金发生熔炼的工序，其中的铝含量约占铝生产过程中总损失量的3～12％，刚出炉的铝灰通常含有30～70％的金属铝。金属铝作为一种脱氧剂已在转炉或电炉冶炼出钢过程中普遍使用，其良好的脱氧性能已得到大家的认同。
目前我国总体上的废铝回收体系并不完善，所产生的部分废铝制品被遗弃而未得到有效利用，因此如何利用铝产业加工中的废弃物废铝灰来制备脱氧剂，以实现废弃物的循环再利用，降低冶炼出钢的成本也是至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属铝脱氧剂的制备方法，该金属铝脱氧剂直接由废铝灰制备而成，制备工艺简单，利用该方法制备脱氧剂，能够有效减少资源浪费，节约脱氧辅料的成本投入，实现废弃物的循环再利用。
同时，本发明提供一种金属铝脱氧剂，本产品具有较强的脱氧、脱硫能力，能够改变钢中夹杂物的分布，对钢中夹杂物具有更好的捕捉和吸附能力。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种金属铝脱氧剂的制备方法，其特点在于：该脱氧剂由废铝灰制备而成，包括以下步骤：
(1)球磨：利用铝延展性较好的特性，将筛选后的铝灰经过球磨机进行研磨，铝灰中的金属铝颗粒不断地砸到一起，而铝灰中除金属铝以外的成分(铝渣)由于延展性不好而被进一步粉碎，粉碎至粒径为1～7mm的铝灰粉；
(2)筛分：通过滚筒筛对研磨物进行筛分，分成筛上物金属铝和筛下物铝灰渣，筛上物金属铝进入熔铝炉，筛下物铝灰渣进入压球机；
(3)熔铝：将筛分后的金属铝放入电熔铝炉中加热熔化，主要进行炉体的升温，熔铝温度控制在700～720℃；
(4)除渣：当金属铝全部融化后，在金属铝溶体表面会形成一层由其他金属氧化物及非金属氧化物夹杂物形成的熔铝炉渣，为防止熔铝炉渣掉入铝液中，需要除去金属铝熔体表面形成的熔铝炉渣，转移铝液；
(5)浇铸：将步骤(4)中的铝液进行浇铸，待其自然冷却后取出，形成铝锭成品；
(6)压球：将步骤(2)中筛分后的铝灰渣放入压球机进行压制，固化，将铝灰从粉状压制成球状，达到固化的作用，得到金属铝脱氧剂。
进一步地，所述步骤(6)中进行压球操作时不添加任何辅剂。
进一步地，所述步骤(6)中进行压球时，选取步骤(2)中筛分得到的铝灰渣，将30～40％的石灰粉与60～70％的铝灰渣放入压球机压进行压制，固化，从粉状压制成球状，得到脱氧性能更好的金属铝脱氧剂。
本发明所用的废铝灰是铝加工过程中产生的粉末、浮渣以及再生铝生产过程中产生的浮渣，主要来源于熔炼过程中漂浮于铝溶体表面的不熔夹杂物、添加剂以及添加剂进行物理、化学反应产生的物质。
进一步地，制备该金属铝脱氧剂时所用原料废铝灰主要包含以下组分：
15～30％Al、20～40％Al2O3和7～15％的金属氧化物，其中，所述金属氧化物为SiO2、MgO或CaO中的一种或两种以上。
本发明还提供一种金属铝脱氧剂，其通过以下方法制备：将废铝灰进行球磨，得到铝灰粉，然后将铝灰粉进行筛分，得到金属铝和铝灰渣，选用铝灰渣制备脱氧剂，即将铝灰渣放入压球机中进行压制，铝灰渣由粉末状压制成球状，达到固化作用，制备得到金属铝脱氧剂。铝灰渣进行压制时，还可以加入石灰粉，使石灰粉和铝灰渣混匀并放入压球机进行压制，得到球状金属铝脱氧剂。
进一步地，该金属铝脱氧剂的直径为2～4cm。
本发明所用原料废铝灰直接收集使用，制备的金属铝脱氧剂，可以应用于炼钢厂钢包精炼、钢水净化工序，脱氧脱硫除钢中夹杂物。
与现有技术相比，本发明提供的一种金属铝脱氧剂在炼钢炉中具有以下效果：
(1)该金属铝脱氧剂在精炼炉上使用可替代SiC，也可替代部分铝线在转炉出钢时的使用，脱氧率高，脱氧操作性好。
(2)反应后残物易于上浮，对钢水无污染，解决传统非金属材料自身易在钢中形成夹杂物的问题；
(3)金属铝脱氧剂在转炉炼钢生产中，能够合理调整金属铝成分的含量，做到钢水净化效果，降低脱氧辅料成本投入；
(4)该金属铝脱氧剂是将铝产业工艺中产生的废铝灰资源化再利用，制造炼钢用脱氧脱硫剂，实现了废弃物的循环利用，不仅减少废弃物的处理费用，还可以降低炼钢中脱硫/脱氧剂的成本，挖掘了废铝灰的潜在价值。
附图说明
图1是本发明金属铝脱氧剂的制备工艺流程图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种金属铝脱氧剂的制备方法，该脱氧剂由废铝灰制备而成，主要包括以下步骤：
(1)球磨：将筛选后的铝灰经过球磨机进行研磨，得到粒径为1～7mm的铝灰粉；
(2)筛分：通过滚筒筛对研磨过的铝灰粉进行筛分，分成筛上物金属铝和筛下物铝灰渣；
(3)熔铝：将筛分后的金属铝放入电熔铝炉中加热熔化，温度控制在700～720℃；
(4)除渣：金属铝融化后，除去金属铝熔体表面形成的熔铝炉渣，转移铝液；
(5)浇铸：将步骤(4)中的铝液进行浇铸，形成铝锭成品；
(6)压球：将步骤(2)中筛分后的铝灰渣放入压球机进行压制，固化，得到金属铝脱氧剂。
进一步地，所述步骤(6)中进行压球时不添加任何辅剂。
进一步地，所述步骤(6)中进行压球时加入石灰粉，将30～40％的石灰粉与60～70％的铝灰渣混合放入压球机进行压制。
进一步地，制备该脱氧剂所用废铝灰的主要包含以下组分：15～30％Al、20～40％Al2O3和7～15％的金属氧化物，金属氧化物为SiO2、MgO或CaO中的一种或两种以上。
本发明的一种金属铝脱氧剂，是采用上述制备方法制备而成，该脱氧剂为球状，其直径为2～4cm。
实施例1
如图1所示，为本发明的生产工艺流程图：
制备该金属铝脱氧剂时选用废铝灰作为原料，所用废铝灰主要包含以下组分：15％Al、40％Al2O3和15％的金属氧化物，为SiO2、MgO和CaO。
首先，将废铝灰进行球磨，利用铝延展性较好的特性，铝灰中的金属铝颗粒不断地砸到一起，而铝灰中除金属铝以外的成分(铝渣)由于延展性不好而被进一步粉碎，粉碎至粒径为1mm的铝灰粉；
其次，利用滚筒筛对研磨物进行筛分，分成筛上物金属铝和筛下物铝灰渣，筛上物金属铝进入熔铝炉，筛下物铝灰渣进入压球机；
将筛分后的金属铝放入电熔铝炉中加热熔化，熔化温度为720℃，当金属铝全部熔化后，为防止金属铝溶体表面的熔铝炉渣掉入铝液中，除去金属铝熔体表面形成的熔铝炉渣，转移铝液进行浇铸，待其自然冷却后取出，形成铝锭成品；
将石灰粉与筛分后得到的铝灰渣按30％：70％的重量比混合，放入压球机进行压制，固化，将铝灰从粉状压制成球状，最终得到球状金属铝脱氧剂。
该脱氧剂的直径为4cm。
实施例2
如图1所示，为本发明的生产工艺流程图：
制备该金属铝脱氧剂时选用废铝灰作为原料，所用废铝灰主要包含以下组分：25％Al、30％Al2O3和7％的金属氧化物，为SiO2和MgO。
首先，将废铝灰进行球磨，利用铝延展性较好的特性，铝灰中的金属铝颗粒不断地砸到一起，而铝灰中除金属铝以外的成分(铝渣)由于延展性不好而被进一步粉碎，粉碎至粒径为7mm的铝灰粉；
其次，利用滚筒筛对研磨物进行筛分，分成筛上物金属铝和筛下物铝灰渣，筛上物金属铝进入熔铝炉，筛下物铝灰渣进入压球机；
将筛分后的金属铝放入电熔铝炉中加热熔化，熔化温度为720℃，当金属铝全部熔化后，为防止金属铝溶体表面的熔铝炉渣掉入铝液中，除去金属铝熔体表面形成的熔铝炉渣，转移铝液进行浇铸，待其自然冷却后取出，形成铝锭成品；
将石灰粉与筛分后得到的铝灰渣按40％：60％的重量比混合，放入压球机进行压制，固化，将铝灰从粉状压制成球状，最终得到球状金属铝脱氧剂。
该脱氧剂的直径为3cm。
实施例3
由于最终的金属铝脱氧剂是由废铝灰筛分后的铝灰渣制备而成，因此，本实施例只提供脱氧剂的制备方法，省略对筛分后金属铝的处理操作。
制备该金属铝脱氧剂时选用废铝灰作为原料，所用废铝灰主要包含以下组分：30％Al、20％Al2O3和7％的SiO2。
将废铝灰进行球磨，利用滚筒筛对研磨物进行筛分，分成筛上物金属铝和筛下物铝灰渣，筛上物金属铝进入熔铝炉，筛下物铝灰渣进入压球机；
将筛分后得到的铝灰渣与石灰粉按60％：40％的重量比混合，放入压球机进行压制，固化，将铝灰从粉状压制成球状，最终得到球状金属铝脱氧剂。
该脱氧剂的直径为2cm。
实施例4
本实施例提供一种金属铝脱氧剂的制备方法：
制备该金属铝脱氧剂时选用废铝灰作为原料，所用废铝灰主要包含以下组分：15％Al、40％Al2O3和15％的金属氧化物，为SiO2和CaO。
将废铝灰进行球磨，利用滚筒筛对研磨物进行筛分，分成筛上物金属铝和筛下物铝灰渣，筛上物金属铝进入熔铝炉，筛下物铝灰渣进入压球机；
然后将筛分后得到的铝灰渣放入压球机进行压制，固化，得到球状金属铝脱氧剂。由于废铝灰本身含有一些金属氧化物，如CaO和SiO2，因此，进行压球操作时可以不添加任何辅剂。
实施例5
取实施例1～4任一项制得的金属铝脱氧剂，该脱氧剂在转炉或电炉出钢到钢包的过程中或早RH、LF等精炼过程中加入使用，对钢水进行脱氧，可以广泛应用于各大钢厂钢包精炼、钢水净化工序中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属铝脱氧剂的制备方法，其特征在于：该脱氧剂由废铝灰制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种金属铝脱氧剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)球磨：将筛选后的铝灰经过球磨机进行研磨，研磨至铝灰粉的粒径为1～7mm，得到研磨物；
(2)筛分：对研磨物进行筛分，得到筛上物金属铝和筛下物铝灰渣；
(3)熔铝：将筛分后的金属铝放入电熔铝炉中加热熔化，温度控制在700～720℃；
(4)除渣：金属铝融化后，除去金属铝熔体表面形成的熔铝炉渣，转移铝液；
(5)浇铸：将步骤(4)中的铝液进行浇铸，形成铝锭成品；
(6)压球：将步骤(2)中筛分后的铝灰渣放入压球机进行压制，固化，得到金属铝脱氧剂。
3.根据权利要求1所述的一种金属铝脱氧剂的制备方法，其特征在于：所述废铝灰来源于铝加工过程中产生的粉末、浮渣以及再生铝生产过程中产生的浮渣，包括熔炼过程中漂浮于铝溶体表面的不熔夹杂物、添加剂以及添加剂进行物理、化学反应产生的物质。
4.根据权利要求3所述的一种金属铝脱氧剂的制备方法，其特征在于：所述废铝灰主要包含以下成分：15～30％Al、20～40Al2O3和7～15％的金属氧化物；
所述金属氧化物为SiO2、MgO或CaO中的一种或两种以上。
5.根据权利要求2所述的一种金属铝脱氧剂的制备方法：其特征在于：所述步骤(6)中进行压球时不添加任何辅剂。
6.根据权利要求2所述的一种金属铝脱氧剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中进行压球时加入石灰粉，将30～40％的石灰粉与60～70％的铝灰渣混合放入压球机进行压制。
7.一种金属铝脱氧剂，其特征在于：所述金属铝脱氧剂是采用如权利要求1～5中任意一项方法制备而成。
8.根据权利要求7所述的一种金属铝脱氧剂，其特征在于：所述脱氧剂为球状。
9.根据权利要求8所述的一种金属铝脱氧剂，其特征在于：所述金属铝脱氧剂的直径为2～4cm。
10.一种金属铝脱氧剂的应用，其特征在于：所述的金属铝脱氧剂应用于炼钢厂钢包精炼、钢水净化工序，脱氧脱硫除钢中夹杂物。
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